Séismes, inondations, catastrophes naturelles… quels phénomènes coûtent le plus cher à nos sociétés ? Contre toute attente, les espèces exotiques envahissantes ou invasives figurent parmi les plus coûteuses. Entre 1980 et 2019, les dégâts qu’elles ont engendrés sont estimés à près de 1 200 milliards de dollars, dépassant ceux des séismes ou des inondations sur la même période.

Face à ces chiffres, comprendre leur propagation devient un enjeu majeur. C’est précisément l’objectif d’Oussama, doctorant en cotutelle entre l’Université de Ibn Tofail au Maroc et le Laboratoire de Mathématiques Appliquées Du Havre (LMAH) à l’Université Le Havre Normandie en France, qui consacre ses recherches à la modélisation mathématique de la colonisation des espèces invasives.

Une menace pour la biodiversité… et l’économie

Les espèces invasives sont introduites volontairement ou accidentellement par l’Homme, sur un territoire hors de son habitat naturel, et qui menace les écosystèmes, les habitats naturels ou les espèces locales. Elles modifient profondément les écosystèmes dans lesquels elles s’installent. En entrant en compétition avec les espèces locales, elles perturbent les équilibres naturels et peuvent entraîner la disparition de certaines d’entre elles.

À l’échelle mondiale, elles sont impliquées dans près de 60 % des extinctions d’espèces. Mais leurs impacts ne se limitent pas à l’environnement. Elles représentent également un coût économique important, notamment pour l’agriculture et l’aquaculture, en affectant les rendements ou en dégradant les infrastructures.

La France, en raison de la diversité de ses milieux naturels, est particulièrement exposée à ces invasions biologiques. Le Maroc est lui aussi concerné, avec plus d’une centaine d’espèces invasives recensées.

Derrière ces constats globaux, des chercheurs tentent de mieux comprendre ces phénomènes. Oussama en fait partie.

Un mathématicien entre deux rives

Formé en mathématiques à l’École normale supérieure de Marrakech, puis en master à la faculté des sciences de Rabat, Oussama ne se destinait pas initialement à travailler sur la biodiversité. Il s’est lancé dans une thèse à la croisée de deux disciplines : les mathématiques et la biologie.

Attiré par une opportunité de thèse en cotutelle, il décide de rejoindre ce projet à la croisée des disciplines. Aujourd’hui, il partage son temps entre le Maroc et la France, où il poursuit ses recherches au sein du laboratoire LMAH plusieurs mois par an. Cette double appartenance lui permet de bénéficier de moyens de recherche variés.

Crabes et tilapias : des envahisseurs sous surveillance

Oussama s’intéresse à deux espèces aquatiques invasives : le tilapia du Nil et le crabe chinois. Ces espèces colonisent des milieux comme les lacs et les barrages.

Introduit au Maroc en 2004 pour l’aquaculture, le tilapia du Nil est aujourd’hui retrouvé en dehors des élevages. “Il se propage rapidement et colonise de nouveaux environnements, les espèces locales ont des difficultés pour survivre”, nous explique Oussama.

Le crabe chinois entre également en compétition avec d’autres espèces et prédatent certains poissons. Mais il pose également un autre problème, il est discret et petit, ce qui le rend difficile à observer.

Pour Oussama, ces deux espèces sont donc des modèles d’étude essentiels : elles permettent de mieux comprendre comment une invasion biologique se met en place, se développe puis transforme progressivement un écosystème.

Transformer la nature en équations

Pour comprendre ces dynamiques, Oussama utilise les mathématiques. Son objectif : construire des modèles capables de reproduire l’évolution des populations. “Le but, c’est d’avoir un modèle le plus proche possible de la réalité, pour comprendre la propagation des espèces invasives, leur impact écologique et socio-économique et, à terme, proposer des outils d’aide à la gestion”, explique-t-il.

Concrètement, son travail consiste à traduire ces phénomènes biologiques en langage mathématique. Il transforme en équations les interactions entre les espèces : leur croissance, leur alimentation ou encore les relations avec les autres espèces, comme la coopération, la prédation ou la compétition.

Chaque paramètre doit être estimé avec précision à partir de données réelles. Pour cela, Oussama collecte et analyse des données concrètes.

Une fois les modèles établis, il les teste à l’aide de simulations numériques, afin de valider qu’ils correspondent à la réalité. Si les résultats ne correspondent pas, il doit ajuster les paramètres, modifier les équations et recommencer.

Poste de travail d’Oussama entre code et modélisation biologique

Un travail de l’ombre

Avant d’en arriver aux équations, il y a un travail long et fastidieux. Une grande partie du temps d’Oussama est consacrée à la recherche de données fiables, indispensables pour construire ses modèles. Or, ces données ne sont pas toujours faciles à obtenir. Le suivi de certaines espèces, comme le crabe chinois, reste difficile, notamment en raison de leur petite taille.

La collecte de données se fait en lien avec différents acteurs : chercheurs, institutions ou encore des professionnels du terrain. Les bases de données sont en constante évolution.

À cela s’ajoute un autre défi : celui de la biologie. “Je n’avais jamais fait de biologie avant”, reconnaît-il. Comprendre les écosystèmes, les interactions entre espèces ou encore leurs modes de vie devient un travail important d’apprentissage.

Anticiper pour mieux agir

Les espèces invasives représentent aujourd’hui un enjeu majeur, à la fois écologique et économique. Mieux comprendre leur propagation devient essentiel pour limiter leurs impacts sur les écosystèmes et les activités humaines.

À travers ses travaux, Oussama contribue à cette compréhension. En modélisant l’évolution de ces espèces, il cherche à anticiper leur expansion et à proposer, à terme, des outils d’aide pour comprendre comment les espèces se répandent dans le milieu où elles sont introduites.

Actuellement en train de rédiger son premier article scientifique, il envisage déjà la suite de son parcours. “J’aimerais continuer en post-doctorat, peut-être à l’étranger, en combinant mathématiques, biologie et intelligence artificielle”, explique-t-il.